Ultrazvuková extrakcia kurkumínu
Kurkumín je fytochemická látka s farmakologickým a výživovým významom, ktorá sa nachádza v podzemkoch rastliny Curcuma longa. Na dosiahnutie vysokých výťažkov kurkumínu sa používajú ultrazvukové extraktory ako najúčinnejšia extrakčná technika. Ultrazvuková extrakcia poskytuje kurkumín vynikajúcej kvality a veľmi vysoké výťažky. Sonikácia zároveň vyžaduje len krátky čas spracovania podzemku kurkumy.
Ultrazvuková izolácia kurkumínu
Ultrazvuková extrakcia je vysoko účinnou alternatívou ku konvenčným extrakčným technikám, ako sú macerácia, extrakcia horúcim rozpúšťadlom alebo Soxhletova extrakcia.
Ultrazvuková izolácia kurkumínu a kurkuminoidov z rastlín rodu kurkuma (napr. Curcuma longa, Curcuma amada) je účinný, rýchly a jednoduchý proces. V porovnaní so Soxhletovou extrakciou a konvenčnou vsádzkovou extrakciou vyniká ultrazvukom asistovaná extrakcia výrazne vyšším výťažkom kurkumínu pri kratšom čase extrakcie.
Na ultrazvukovú extrakciu rastlinných zložiek možno použiť rôzne rozpúšťadlá, ako sú voda, vodné rozpúšťadlá, etanol, metanol, glycerín atď. Na extrakciu kurkumínu sú voda, etanol a triacylglyceroly účinnými a bezpečnými rozpúšťadlami, ktoré poskytujú vysoký výťažok extraktu.
- Vysoký výťažok
- Rýchla extrakcia
- Úplnejšie získanie cieľových látok
- Bezpečná prevádzka
- Jednoduché zavedenie
Ultrazvukový prístroj UIP1000hdT s prietokovou celou na extrakciu kurkumínu
Proces ultrazvukovej extrakcie
Najmodernejšie sonikátory Hielscher umožňujú úplnú kontrolu nad procesnými parametrami, ako sú amplitúda, teplota, tlak a prívod energie.
Pri ultrazvukovej extrakcii možno vedľajšie parametre, ako sú veľkosť častíc suroviny, typ rozpúšťadla, pomer tuhej látky k rozpúšťadlu a čas extrakcie, jednoducho meniť a optimalizovať na dosiahnutie najlepších výsledkov.
Keďže ultrazvuková extrakcia je netermickou extrakčnou metódou, zabraňuje sa tepelnej degradácii bioaktívnych zložiek.
Celkovo výhody, ako sú vysoký výťažok, krátky čas extrakcie, nízka extrakčná teplota a malé množstvá rozpúšťadla, robia zo sonikácie extrakčnú metódu s vynikajúcimi vlastnosťami.
Ultrazvuková extrakcia kurkumínu pomocou prístroja UP400ST a následné oddelenie bioaktívnych látok od rozpúšťadla (regenerácia rozpúšťadla) pomocou rotačnej odparky
Zistilo sa, že ultrazvuková extrakcia kurkumínu z kurkumy je najúčinnejšia pri sonikácii v kontinuálnom prietokovom usporiadaní s použitím ultrazvukovej prietokovej cely. Procesné teploty v rozsahu 60 až 80°C sú priaznivé na zvýšenie výťažku extraktu.
Vynikajúca účinnosť procesu: Ultrazvuková extrakcia vyniká ako udržateľná technika, ktorá vyžaduje len miernu investíciu do ultrazvukového zariadenia. Ultrazvukový proces možno lineárne škálovať až na priemyselnú výrobu. Náklady na rozpúšťadlo a energiu pri ultrazvukovom procese sú veľmi nízke. Ďalšími dôležitými výhodami sú jednoduchá a bezpečná prevádzka, nízke náklady a reprodukovateľnosť, ktorá je kľúčová pre štandardizovanú výrobu.
Ultrazvuková príprava lipozomálnych formulácií
Kurkumín je hydrofóbna molekula rozpustná v tukoch. To znamená, že kurkumín sa musí začleniť do systému nosiča liečiva, ako sú lipozómy, nanoemulzie, nanosféry, polymérne nanočastice alebo fytofosfolipidový komplex. Vodné roztoky kurkumínu možno pripraviť pridaním povrchovo aktívnych látok, lipidov, albumínov, cyklodextrínov, biopolymérov atď. Ultrazvuková príprava nanoemulzií a homogénnych suspenzií je veľmi účinnou technikou na začlenenie kurkumínu do komplexov s nosičmi liečiv. Nosiče liečiv zlepšujú rozpustnosť, absorpciu, farmakokinetiku a biologickú dostupnosť kurkumínu. Začlenením kurkumínu do nanokomplexov sa jeho rozpustnosť vo vode zvyšuje približne 98 000-násobne (v porovnaní s voľným kurkumínom vo vode). Tvorba nanokomplexov výrazne zlepšila biologickú dostupnosť kurkumínu a jeho stabilitu pri skladovaní.
Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej enkapsulácii do lipozómov!
Zariadenia na ultrazvukovú extrakciu
Hielscher Ultrasonics je vaším partnerom pre procesy extrakcie z rastlín. Či už chcete extrahovať malé množstvá na výskum a analýzu, alebo spracúvať veľké objemy na komerčnú výrobu, máme pre vás vhodný ultrazvukový extraktor. Naše ultrazvukové laboratórne homogenizátory ako aj naše stolové a priemyselné sonikátory sú robustné, ľahko sa používajú a sú skonštruované na prevádzku 24/7 pri plnom zaťažení. Široký sortiment príslušenstva ako sú sonotródy (ultrazvukové sondy / rohy) rôznych veľkostí a tvarov, prietokové cely, reaktory a zosilňovače amplitúdy, umožňuje optimálnu konfiguráciu pre váš konkrétny extrakčný proces.
Všetky digitálne ultrazvukové zariadenia sú vybavené farebným dotykovým displejom, integrovanou kartou SD na automatické zaznamenávanie údajov a diaľkovým ovládaním cez prehliadač na komplexné monitorovanie procesu. Sofistikované ultrazvukové systémy Hielscher zjednodušujú dosiahnutie vysokej štandardizácie procesu a kontrolu kvality.
Kontaktujte nás ešte dnes a prediskutujte s nami požiadavky vášho extrakčného procesu! Radi vám pomôžeme našimi dlhoročnými skúsenosťami s extrakciou z rastlín!
Sonikátor UIP4000hdT na inline výrobu vysokokvalitných kurkumínových extraktov
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Priemyselný sonikátor UIP16000hdT na inline extrakciu fytochemických látok z rastlín
Protokol: Ultrazvuková nanoenkapsulácia kurkumínu
Príprava nanočastíc obsahujúcich kurkumín
Nanočastice obsahujúce kurkumín sa syntetizujú technikou miniemulgácie a odparovania. Postup sa líši v závislosti od použitého enkapsulačného materiálu, ako je opísané nižšie. Použitá formulácia pozostávala z 22,400g vody, 0,180g lecitínu, 11,500g dichlórmetánu a 0,390g enkapsulačného materiálu (ako enkapsulačný materiál sa používa poly(kyselina L-mliečna) PLLA, 4 000g/gmol, alebo kopolymér kyseliny metakrylovej a metylmetakrylátu Eudragit S100, 125 000 g/gmol, alebo ich zmes). Nie je potrebný žiadny kostabilizátor, pretože je známe, že vopred vytvorené polyméry účinne zabraňujú degradácii emulzie spôsobenej difúziou.
Pri použití PLLA ako enkapsulačného materiálu sa PLLA a lecitín rozpúšťajú v dichlórmetáne počas 10 minút a potom sa pridá kurkumín a zmes sa mieša 5 min (1, 3, 6, 18 hmotnostných % z celkovej hmotnosti enkapsulačného materiálu). Tento roztok sa za mierneho miešania pridá do destilovanej vody. Vzniknutá makroemulzia sa sonikuje ultrazvukovým homogenizátorom, ako je UP100H počas 180 sekúnd v pulzných cykloch (30 sekúnd sonikácie, 10 sekúnd prestávky). Potom sa rozpúšťadlo odparuje 18 hodín pri 40°C. Pri spoločnom použití PLLA a Eudragit S100 ako enkapsulačného materiálu sa Eudragit S100 rozpúšťa v dichlórmetáne pri 60°C počas 20 minút. Potom sa zmes ochladí a odparené rozpúšťadlo sa opäť pridá.
Literatúra / Referencie
- M. V. Bagal; Aamir Deshmukh, Nihar Thakur, Anmol Valiyare (2020): Curcumin Extraction using Ultra sonication: A Review. JETIR Volume 7, Issue 6, June 2020.
- Dang, Le Hang; Vu, Minh Thanh; Chen, Jun; Nguyen, Cuu Khoa; Bach, Long Giang; Tran, Ngoc Quyen; Le, Van Thu (2019): Effect of Ultrasonication on Self-Assembled Nanostructures Formed by Amphiphilic Positive-Charged Copolymers and Negative-Charged Drug. ACS Omega 4, 2019. 4540-4552.
- Thorat, Alpana; Dalvi, Sameer (2014): Particle Formation Pathways and Polymorphism of Curcumin Induced by Ultrasound and Additives During Liquid Antisolvent Precipitation. CrystEngComm. 16, 2014.
- Chen, F.-P. et al. (2015): Nanocomplexation between Curcumin and Soy Protein Isolate: Influence on Curcumin Stability/Bioaccessibility and in Vitro Protein Digestibility. J. Agric. Food Chem. 63, 2015. 3559−3569.
- Kimthet, Ch. et al. (2017): Extraction of curcumin from Curcuma longa L. using ultrasound assisted supercritical carbon dioxide. AIP Conference Proceedings 184, 2017.
Užitočné informácie
Ultrazvuk a jeho extrakčné účinky
Ultrazvukom asistovaná extrakcia je založená na princípe akustickej kavitácie. Keď sa vysokovýkonný ultrazvuk (nízkofrekvenčný ultrazvuk s vysokou intenzitou) privádza do kvapalného alebo pastovitého média, vlny vytvárajú striedajúce sa vysokotlakové (kompresné) a nízkotlakové (expanzné) cykly. Počas týchto vysokotlakových / nízkotlakových cyklov vznikajú vákuové bubliny, ktoré počas viacerých cyklov rastú. Keď už bubliny nedokážu absorbovať viac energie, prudko implodujú. Táto implózia bublín a jej účinky sú známe ako akustická kavitácia. Kavitácia vytvára mikroprúdy, šmykové sily, rázové vlny / veľké tlakové rozdiely, radikály, extrémne teploty a akustické prúdenie. Tieto intenzívne podmienky narúšajú bunkové steny a zabezpečujú intenzívny prenos hmoty, takže vnútrobunkový materiál prechádza do rozpúšťadla.
Šetrné, netoxické rozpúšťadlá
Rastlinné extrakty používané na liečebné a výživové účely vzbudzujú rýchlo rastúci záujem ako farmakologické liečivá a výživové doplnky (nutraceutiká). Na uvoľnenie požadovaných zlúčenín z rastlinného materiálu sa tento materiál musí rozpustiť v rozpúšťadle. Keď sa cieľové extrakty oddelia od hlavnej masy rastlinného materiálu a prenesú do rozpúšťadla, extrakt sa môže skoncentrovať. Ultrazvukovú extrakciu možno použiť ako metódu bez rozpúšťadiel, pri ktorej sa ako rozpúšťadlo používa voda. Extrakcie alkoholom aj glycerínom sú takisto netoxické a účinné a často sa používajú na extrakciu potravinárskych, farmaceutických a kozmetických zložiek.
Pri výrobe vysoko účinných, zdraviu prospešných a netoxických extraktov je dôležité používať účinnú extrakčnú metódu, ktorá umožňuje použitie šetrných, netoxických rozpúšťadiel, ako sú voda, triacylglyceroly alebo alkohol.
Kliknite sem a prečítajte si viac o rozpúšťadlách používaných pri ultrazvukovej extrakcii!
Kurkumín
Kurkumín je oleoživica kurkumy a prírodné farbivo nachádzajúce sa v podzemkoch kurkumy. Ďalšími významnými kurkuminoidnými zlúčeninami sú demetoxykurkumín (DMC) a bisdemetoxykurkumín (BDMC).
Kurkumín (chemický vzorec C21H20O6) možno extrahovať z Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. alebo syntetizovať chemicky.
Kurkumín je v kurkume zachytený v polysacharidovo-lignínovej sieti. Na narušenie bunkových stien a uvoľnenie bioaktívnej fytochemickej látky je preto potrebná výkonná extrakčná technika, ako je sonikácia.
Štúdie preukázali, že účinná látka piperín, ktorá sa nachádza v čiernom korení, zvyšuje biologickú dostupnosť kurkumínu o viac ako 2 000%.
Kurkuma
Kurkuma (Curcuma longa) je trváca bylina z čeľade ďumbierovité Zingiberaceae. Pochádza z Indie a juhovýchodnej Ázie. Podzemky kurkumy sa zberajú na použitie ako korenie a liečivo.
Kurkuma je korenie, ktoré dodáva kari intenzívnu žltú farbu, a v Indii sa už tisíce rokov používa ako kuchynské korenie aj ako ajurvédske liečivo. Kurkumový prášok sa vyznačuje hrejivou, horkou chuťou pripomínajúcou čierne korenie a zemitou arómou.
Kurkumový prášok alebo pasta sa používa na prípravu obľúbeného horúceho nápoja – takzvaného „kurkumového latte“ alebo „zlatého mlieka“ – ktorý sa pripravuje z mlieka alebo nemliečnych alternatív, ako sú sójové, mandľové alebo kokosové mlieko.
Kurkuma je cenená pre svoje antioxidačné, protizápalové a analgetické účinky.
Okrem kulinárskeho a liečebného využitia sa kurkuma používa aj ako prírodné farbivo.